Scopri i 12 metodi di analisi termica dei materiali più comuni in ingegneria termica, essenziali per sviluppare prodotti resistenti a condizioni estreme.
12 Metodi di Analisi Termica per i Materiali
Nel campo dell’ingegneria termica, l’analisi termica è fondamentale per comprendere il comportamento dei materiali sotto varie condizioni di temperatura. Questa conoscenza è cruciale per sviluppare e migliorare prodotti che devono resistere a temperature estreme, come componenti dei motori, materiali aerospaziali e dispositivi elettronici. Di seguito sono descritti 12 metodi comuni di analisi termica per i materiali:
- Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC)
- Analisi Termogravimetrica (TGA)
- Analisi Dinamico-Meccanica (DMA)
- Analisi Termomeccanica (TMA)
- Analisi Dielettrica Termica (DEA)
- Calorimetria Isoperibolica
- Calorimetria Adiabatica
- Effusività Termica
- Analisi Termofisica Transiente (TPS)
- Calorimetria di Reazione
- Calorimetria a Scansione di Potenza (PSC)
- Spettroscopia Infrarossa in Trasformata di Fourier (FTIR) Accoppiata con Analisi Termica
La DSC misura il flusso di calore associato a transizioni di fase in un materiale come la fusione, la cristallizzazione e la transizione vetrosa. È molto utilizzata per determinare la capacità termica specifica e la stabilità termica.
La TGA misura le variazioni di massa di un materiale come funzione della temperatura o del tempo in un ambiente controllato. È utile per studiare la decomposizione termica, l’ossidazione e il contenuto di umidità.
La DMA valuta le proprietà viscoelastiche di un materiale sottoponendo il campione a una deformazione oscillante. Questo metodo è essenziale per comprendere il comportamento dei polimeri e dei materiali compositi sotto carico.
La TMA misura le variazioni dimensionali di un materiale in risposta a variazioni di temperatura. Viene utilizzata per studiare l’espansione termica, la sinterizzazione e la stabilità dimensionale.
La DEA misura la risposta dielettrica di un materiale in funzione della temperatura e della frequenza. Questo metodo è utilizzato per studiare la transizione vetrosa e il comportamento della catena polimerica.
Questa tecnica misura il calore prodotto o assorbito durante una reazione chimica a temperatura costante, fornendo informazioni sulla termochimica della reazione.
Nella calorimetria adiabatica, sono minimizzati gli scambi di calore con l’ambiente per studiare equilibri termodinamici e capacità calorifiche specifiche senza perdite di calore.
L’effusività termica misura la capacità di un materiale di scambiare calore con il suo ambiente, fornendo informazioni sulla conduttività termica e sulla densità del materiale.
La TPS è un metodo rapido per misurare la conduttività termica e la diffusività termica dei materiali. Utilizza un sensore a resistenza elettrica che funge sia da elemento riscaldante che da sensore di temperatura.
Questo metodo misura la quantità di calore generata o assorbita durante una reazione chimica. È utile per studiare reazioni esotermiche e endotermiche in sistemi chimici e biologici.
La PSC misura la potenza termica richiesta per mantenere un campione alla stessa temperatura di un riferimento. È utilizzata per studiare reazioni complesse e trasformazioni di fase.
Questa tecnica combina FTIR con metodi di analisi termica come TGA o DSC per analizzare le variazioni chimiche nei materiali durante il riscaldamento o il raffreddamento. È particolarmente utile per identificare i prodotti di decomposizione termica.
Ogni metodo offre informazioni specifiche sulle proprietà termiche e meccaniche dei materiali, consentendo agli ingegneri termo-meccanici di selezionare e progettare materiali ottimali per applicazioni specifiche.
